電氣絕緣基本知識

電氣絕緣基本知識第一頁，共三十九頁，編輯于2023年，星期一一、氣體介質(zhì)的絕緣特性二、液體介質(zhì)的絕緣特性三、固體介質(zhì)的絕緣特性四、組合絕緣的耐電特性主要內(nèi)容第二頁，共三十九頁，編輯于2023年，星期一一、氣體介質(zhì)的絕緣特性空氣間隙的擊穿均勻電場中氣體間隙擊穿與氣體密度的關(guān)系電場是否均勻?qū)諝忾g隙擊穿電壓的影響氣體間隙的直流擊穿電壓和極性效應(yīng)沖擊電壓下空氣間隙的擊穿電壓影響氣體間隙擊穿電壓的各種因素SF6氣體的絕緣特性氣體放電的不同形式氣體中固體介質(zhì)沿表面放電第三頁，共三十九頁，編輯于2023年，星期一一、氣體介質(zhì)的絕緣特性空氣間隙的擊穿碰撞電離電子崩流注擊穿第四頁，共三十九頁，編輯于2023年，星期一一、氣體介質(zhì)的絕緣特性空氣間隙的擊穿碰撞電離電子崩流注擊穿帶電質(zhì)點在電場下，加速運動，將其它中性分子或原子撞成電子和正離子；電子和正離子再碰撞電離，使間隙中帶電質(zhì)子象“雪崩”一樣增加；正負(fù)電荷復(fù)合產(chǎn)生光子，產(chǎn)生光電離，產(chǎn)生二次電子，形成二次電子崩，許多二次崩與一次崩合在一起，形成流注；流注向一方發(fā)展時，會抑制其它方面的流注形成，故放電通道一般狹窄，很細(xì)很亮；第五頁，共三十九頁，編輯于2023年，星期一均勻電場中氣體間隙擊穿與氣體密度的關(guān)系巴申定律：當(dāng)氣體種類和電極材料一定時，均勻電場中氣隙的放電電壓Uf是氣體壓力P和間隙極間距離S乘積的函數(shù)；真空斷路器壓縮空氣斷路器第六頁，共三十九頁，編輯于2023年，星期一電場是否均勻?qū)諝忾g隙擊穿電壓的影響第七頁，共三十九頁，編輯于2023年，星期一氣體間隙的直流擊穿電壓和極性效應(yīng)第八頁，共三十九頁，編輯于2023年，星期一沖擊電壓下空氣間隙的擊穿電壓第九頁，共三十九頁，編輯于2023年，星期一第十頁，共三十九頁，編輯于2023年，星期一第十一頁，共三十九頁，編輯于2023年，星期一第十二頁，共三十九頁，編輯于2023年，星期一第十三頁，共三十九頁，編輯于2023年，星期一影響氣體間隙擊穿電壓的各種因素氣體狀態(tài)密度大，擊穿電壓會升高；密度小，擊穿電壓會降低，密度太小，也降低；氣壓與溫度通過對密度的影響，影響擊穿電壓溫度增大，擊穿電壓增大電壓作用時間均勻電場，擊穿電壓與電壓波形、電壓作用時間無關(guān)；極不均勻電場，雷電沖擊擊穿電壓比工頻沖擊電壓高得多；極不均勻電場，操作沖擊電壓，如果波前時間T1與間隙S比，處于臨界波前時間T0附近，則可能低于工頻沖擊擊穿電壓；電壓的極性均勻電場，擊穿電壓與電壓極性無關(guān)；極不均勻電場，當(dāng)棒為正極時，直流擊穿電壓與工頻沖擊電壓接近相等；極不均勻電場，當(dāng)棒為負(fù)極時，直流擊穿電壓遠(yuǎn)高于工頻沖擊電壓；第十四頁，共三十九頁，編輯于2023年，星期一影響氣體間隙擊穿電壓的各種因素電場均勻程度電場越均勻，擊穿電壓高電極材料與光潔表面不易發(fā)射電子，擊穿電壓高；表面光潔，擊穿電壓高；不同氣體類型鹵素元素氣體，擊穿電壓比空氣高幾倍；第十五頁，共三十九頁，編輯于2023年，星期一SF6氣體的絕緣特性電場均勻程度SF6在普通狀態(tài)下，無色、無嗅、無毒、不燃的惰性氣體相對密度是空氣的5倍電氣絕緣強(qiáng)度是空氣的2.3-3倍滅弧性能是空氣的100倍均勻電場中，提高氣壓，能顯著提高擊穿電壓氣體的壓力氣壓越大，擊穿電壓越高氣液狀態(tài)防止出現(xiàn)液態(tài)壓力越高，液化溫度越高如：20℃表壓為0.1MP的SF6氣體，-63℃液化20℃表壓為0.45MP的SF6氣體，-40℃液化注意分解物毒性腐蝕第十六頁，共三十九頁，編輯于2023年，星期一氣體放電的不同形式氣體壓力、電極形狀、電場強(qiáng)度有關(guān)輝光放電電弧放電火花放電壓力小-----真空中放電電流密度小，放電區(qū)域占放電管電極間整個空間壓力增大-----1個大氣壓以上放電電流密度大，溫度高，亮而細(xì)長放電弧道，弧道電阻小，似短路放電回路阻抗大，放電時斷時續(xù)外電路阻抗大，壓降大，間隙多次被擊穿第十七頁，共三十九頁，編輯于2023年，星期一電暈放電刷狀放電極不均勻電場環(huán)境中空氣間隙電場極不均勻，在電極附近強(qiáng)電場處出現(xiàn)的局部空氣游離發(fā)光現(xiàn)象，電流小，整個空氣間隙并未擊穿，仍能耐受電壓作用電暈放電后壓力增大，產(chǎn)生刷狀放電從電暈電極間產(chǎn)生許多明亮的細(xì)小放電通道壓力再大，整個間隙擊穿，形成電弧放電或火花放電電力線路和設(shè)備外絕緣只能出現(xiàn)電暈放電、刷狀放電、火花放電、電弧放電第十八頁，共三十九頁，編輯于2023年，星期一氣體中固體介質(zhì)沿表面放電與絕緣物表面狀況、污染程度、電場分布等有關(guān)固體絕緣表面光潔度表面的損傷或毛刺，引起沿面電阻分布不均勻，使電場分布不均勻，電場強(qiáng)的地方首先放電，整體沿面放電電壓降低空氣潮濕，絕緣物表面吸收潮氣形成水膜水中離子，在電場作用下，向電極積聚，使電極電場加強(qiáng)并放電大氣濕度和絕緣物吸潮結(jié)合不好，形成氣隙氣隙中電場分布比固體強(qiáng)，首先發(fā)生電暈放電導(dǎo)體與絕緣物結(jié)合程度第十九頁，共三十九頁，編輯于2023年，星期一電場分布的影響在電場分布最強(qiáng)的地方，空氣首先發(fā)生游離，產(chǎn)生電暈，使沿面放電電壓降低第二十頁，共三十九頁，編輯于2023年，星期一第二十一頁，共三十九頁，編輯于2023年，星期一提高空氣中固體絕緣物沿面放電電壓的措施措施1戶外電氣設(shè)備外絕緣設(shè)置裙邊使絕緣子上下不能全濕，形不成“貫通性”水膜，提高沿面放電電壓措施2戶外電氣設(shè)備外絕緣涂憎水性涂料RTV或PRTV，使水膜不能連成一片RTV-----8年；PRTV----20年措施3配電裝置各部分應(yīng)力求作到電場均勻以增加其耐電強(qiáng)度第二十二頁，共三十九頁，編輯于2023年，星期一減少電極附近單位面積的體積電容，避免電極邊緣電場過分集中減少電極附近固體絕緣表面電阻系數(shù)使電力線只經(jīng)固體內(nèi)部，不經(jīng)空氣間隙減少電極附近單位面積的體積電容（加粗）第二十三頁，共三十九頁，編輯于2023年，星期一二、液體介質(zhì)的絕緣特性液體絕緣介質(zhì)的種類變壓器油的擊穿過程影響變壓器油擊穿電壓的各種因素第二十四頁，共三十九頁，編輯于2023年，星期一液體絕緣介質(zhì)的種類礦物質(zhì)油植物油合成絕緣油DB-10號變壓器油凝點不高于-10℃，閃點不低于140℃用于氣溫不低于-10℃地區(qū)變壓器用油，氣溫不低于-5℃地區(qū)的戶外斷路器、油浸電容式套管和互感器DB-25號變壓器油凝點不高于-25℃，閃點不低于140℃用于氣溫低于-10℃地區(qū)變壓器用油，氣溫不低于-20℃地區(qū)的戶外斷路器、油浸電容式套管和互感器DB-45號變壓器油凝點不高于-45℃，閃點不低于135℃用于氣溫低于-10℃地區(qū)變壓器用油，氣溫低于-20℃地區(qū)的戶外斷路器、油浸電容式套管和互感器多用蓖麻油，過去和將來多用多用于電容器，如十二烷基苯等第二十五頁，共三十九頁，編輯于2023年，星期一影響變壓器油擊穿的因素壓力的影響溫度的影響油中含有氣體時，工頻擊穿電壓隨壓力增高而增高受潮的油，擊穿電壓隨溫度升高而增高，80度以上反而降低第二十六頁，共三十九頁，編輯于2023年，星期一電場均勻程度電壓作用時間純凈油，電場均勻能提高工頻、直流擊穿電壓污油，電場均勻影響不大試驗中，應(yīng)按極不均勻考慮油間隙的擊穿電壓短時間內(nèi)隨電壓作用時間加大而下降試驗中，常加試驗電壓1min沖擊電壓作用油間隙的沖擊擊穿電壓比工頻或直流擊穿電壓高很多改善電場均勻程度能明顯提高沖擊擊穿電壓油隙寬度油間隙的增大，油的擊穿場強(qiáng)減少（不成比例）變壓器常用絕緣紙筒或紙板將油間隙分成若干小油間隙，提高總體擊穿電壓第二十七頁，共三十九頁，編輯于2023年，星期一三、固體介質(zhì)的絕緣特性固體電介質(zhì)的種類及其特性固體絕緣擊穿的三種形式影響固體擊穿的因素第二十八頁，共三十九頁，編輯于2023年，星期一固體電介質(zhì)的種類及其特性天然材料人造材料無機(jī)物木材、云母、石棉、橡膠有機(jī)物電瓷、玻璃、電木、塑料木材、橡膠電瓷、玻璃第二十九頁，共三十九頁，編輯于2023年，星期一固體絕緣擊穿的三種形式電壓高于臨界值后，電流劇增，電介質(zhì)不耐壓，失去絕緣固體介質(zhì)在擊穿過程中，熔化或燒焦，形成機(jī)械損傷電擊穿熱擊穿電化學(xué)擊穿介質(zhì)中存在的少量自由電子，在強(qiáng)電場作用下碰撞，導(dǎo)致?lián)舸╇姄舸┧俣瓤欤h(huán)境溫度影響不大介質(zhì)損耗使絕緣內(nèi)部發(fā)熱，散不出去，溫度過高而使絕緣擊穿與環(huán)境溫度、電壓作用時間、電壓頻率有關(guān)固體受潮，介質(zhì)損耗增大，泄漏電流增大，易被擊穿由于電極邊緣、電極和絕緣接觸處的氣隙或絕緣內(nèi)部存在氣泡等發(fā)生電暈或局部放電引起游離、發(fā)熱、和化學(xué)反應(yīng)等因素綜合作用而引發(fā)第三十頁，共三十九頁，編輯于2023年，星期一影響固體擊穿的因素溫度的影響溫度超過一定數(shù)值后，擊穿電壓隨溫度升高而下降電壓作用時間電壓作用時間短---------------------------電擊穿電壓作用時間較長------------------------熱擊穿電壓作用時間特別長---------------------電化學(xué)擊穿第三十一頁，共三十九頁，編輯于2023年，星期一電場均勻程度電場越不均勻，擊穿電壓越低潮濕的影響不易吸潮的固體，受潮后擊穿電壓大大降低易吸潮的物體（紙、棉），吸潮后絕緣完全喪失電壓種類影響直流擊穿電壓，比交流高得多沖擊擊穿電壓，比交流擊穿電壓高得多高頻擊穿電壓，比交流擊穿電壓低機(jī)械力的影響未破壞前影響不大出現(xiàn)裂縫時，擊穿電壓明顯下降局部放電影響局部放電，未形成貫穿性的擊穿通道，影響不大多次受高電壓作用，積累成貫穿問題，使擊穿電壓下降第三十二頁，共三十九頁，編輯于2023年，星期一四、組合絕緣的耐電特性油紙絕緣的耐電特性油紙組合絕緣在交直流電壓作用下的不同特點組合絕緣的吸收現(xiàn)象第三十三頁，共三十九頁，編輯于2023年，星期一油紙絕緣的耐電特性優(yōu)點油紙絕緣是由浸透絕緣油的紙層和紙層間縫隙內(nèi)的油層兩部分組成的組合絕緣。很高耐電強(qiáng)度原料豐富、制作簡單、成本低電力變壓器高壓電容器高壓互感器缺點耐熱性能低（105℃）易吸水受潮，使絕緣顯著降低電力變壓器高壓電容器高壓互感器耐熱性能低（105℃）易吸水受潮，使絕緣顯著降低制造時干燥真空干燥真空注油紙在油中起屏蔽作用油填充了紙中的空隙耐電高！第三十四頁，共三十九頁，編輯于2023年，星期一油紙絕緣的耐電特性電壓時間的影響局部放電的影響溫度的影響介電系數(shù)的影響